基于三菱PLC的電梯控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

長沙高新技術(shù)工程學校 趙浩

1 概述

隨著我國經(jīng)濟的快速健康發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)進程的不斷深入,我國的智能電梯制造行業(yè)正在經(jīng)歷一個高速度的發(fā)展期。隨著高層建筑的逐漸發(fā)展增多,電梯運輸作為一種使用構(gòu)成梯與建筑物體垂直方向運行的一種運輸工具方式與現(xiàn)代人們的日常生活息息相關(guān),它主要采用以直流電力進行拖動,載客或載貨的方式。主要用于乘客運輸自動電梯提升乘客和運輸提升服務(wù)貨物，因此，自動剛性電梯運輸系統(tǒng)不僅是專門設(shè)計用于各種大型高層建筑物的電梯乘客運輸提升乘客以及服務(wù)貨物提升的運輸設(shè)備,它同時還具有快速的自動電梯乘客運輸提升貨物速度，安全可靠，操作簡單的三大主要優(yōu)點。電梯日常工作運行中,傳統(tǒng)的家用工業(yè)電梯系統(tǒng)運行自動控制過程管理軟件系統(tǒng)主要優(yōu)點就是直接采用傳統(tǒng)電梯中的繼電器-接觸器兩種方式直接進行家用電梯自動控制，其中的最大缺點主要是容易發(fā)生觸電,故障率高，可靠性差，維護費和管理工作量大，由plc三個軟件系統(tǒng)構(gòu)成的家用電梯自動控制運行管理軟件系統(tǒng)運行維護費和性能好且安全可有效解決以上各種技術(shù)問題，使得了傳統(tǒng)家用電梯的運行維護費和操作更加方便、安全、舒適。

目前,電梯安全控制一般主要采用兩種控制方法。一種是充分利用數(shù)控微機軟件作為控制單元件來控制運行信號,完成對集體電梯運行信號的自動采集、運行管理狀態(tài)和控制功能鍵的設(shè)置,實現(xiàn)集體電梯的自動運行調(diào)度和完成集體電梯運行管理功能。拖動減速控制系統(tǒng)采用高速變頻驅(qū)動控制。第二種微機控制設(shè)計方法是用一種可編程微機控制器件來代替采用微機控制來直接實現(xiàn)通過信號電路控制各個單元。從系統(tǒng)控制管理方法和系統(tǒng)性能上面來看，兩者之間并沒有太大的根本區(qū)別。Plc更穩(wěn)定可靠，程序設(shè)定靈活。

在本文中，針對當前的發(fā)展趨勢和現(xiàn)代電梯智能控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用趨勢，設(shè)計了一臺使用一種可編程數(shù)字邏輯電梯控制器(plc)的智能電梯。該電梯控制管理系統(tǒng)為保障電梯安全運行人員提供視頻信號進行控制，使得電梯安全運行系統(tǒng)能夠充分滿足乘梯人們的安全和運行舒適度等。

2 電梯的基本知識

電梯軌道阻力檢測控制傳動系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)也在不斷發(fā)展。在20世紀前半葉,電梯的內(nèi)部電力控制驅(qū)動幾乎都可以是通過直流電梯調(diào)速控制系統(tǒng)電力來驅(qū)動實現(xiàn)的。在1980年代,隨著信息電子術(shù)的飛速發(fā)展,電梯安全控制管理系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計制造經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展過程。多功能監(jiān)控微處理器廣泛用于建筑電梯安全控制管理系統(tǒng)，它在電動汽車電梯操作箱與其他建筑電梯管理控制系統(tǒng)的相互連接中都起著不可替代的作用。由于采用固體電梯動力隨著電梯設(shè)備的不斷更新發(fā)展和逐步完善，微機傳動技術(shù)廣泛應(yīng)用，電梯傳動技術(shù)上也發(fā)生了新的變化,如變頻高壓交流自動調(diào)速電梯系統(tǒng)(VVVF)。三菱電梯首次將一個vvvfv的交流自動調(diào)速控制系統(tǒng)重新引入專用電梯自動控制調(diào)速系統(tǒng)在統(tǒng)一的中期。交流自動變頻電梯技術(shù)被廣泛認為已經(jīng)是我國電梯制造行業(yè)的當代核心技術(shù)。采用變頻交流電壓變頻調(diào)速代替直流變頻調(diào)速高速移動模式已經(jīng)逐漸成為高速移動電梯的技術(shù)主流。

3 PLC的基本結(jié)構(gòu)

可編程函數(shù)邏輯式微控制器的設(shè)計本質(zhì)上就是專門用于實現(xiàn)微型工業(yè)過程控制的一種現(xiàn)代化數(shù)字控制處理系統(tǒng)，其基礎(chǔ)硬件基本組成形式結(jié)構(gòu)和微型工業(yè)計算機系統(tǒng)有諸多基本相同之處,基本硬件構(gòu)成形式為以下幾個方面。

3.1 電源

Plc的基本工作原理電源對保證系統(tǒng)的穩(wěn)定正常運行來說有著一個極其重要的穩(wěn)定作用。因此，可編程的和邏輯電源控制器的設(shè)計制造商對這種電源的開發(fā)設(shè)計和生產(chǎn)制造也必須十分重視。一般是將交流壓源電壓值的波動控制在+10%(+15%)電壓范圍內(nèi),可以不需要采取其他保護措施而將plc直接互相連接到一個交流穩(wěn)壓電網(wǎng)絞線上去
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3.2 中央處理單元(CPU)

中央處理器(cpu)通常是一個可編程的多邏輯的微控制器或是能夠直接實現(xiàn)系統(tǒng)自動化編程控制的一個核心部件。它按照plc運動控制器對系統(tǒng)所需要承載的用戶程序執(zhí)行給定的控制命令,進行自動接收并同時保持處理來自各種編程器件所輸入的用戶程序和所輸出的數(shù)據(jù);可以查詢來自工作站的電源、存儲器、輸入端和輸出控制總線以及運動監(jiān)控器和定時器的運行狀態(tài),并且同時能自動檢測并輸出來自用戶程序語言中的任何錯誤執(zhí)行語句。當兩個plc同時啟動系統(tǒng)工作時，它們首先會自動通過硬件掃描將系統(tǒng)各接口輸入輸出接口的運行狀態(tài)和工作數(shù)據(jù)通過儲存器送到帶有i/o映像的分區(qū),然后逐條循序讀取之前存放在系統(tǒng)存儲器磁盤中的各個用戶程序，經(jīng)過多次編譯后按程序的基本編寫要求去系統(tǒng)進行各種工作運算，并將工作得到的各種計算數(shù)據(jù)和結(jié)果直接存儲在帶有i/o映像的分區(qū)或系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的寄存器中。待徹底停止執(zhí)行處理完整個程序后,最后將所有存儲在各個i/o映像寄存區(qū)的各種數(shù)據(jù)輸出輸入狀態(tài)寄存數(shù)據(jù)或進入輸出狀態(tài)寄存器等將數(shù)據(jù)實時傳遞發(fā)送給對應(yīng)的進入輸出處理機構(gòu),像這樣程序不停地連續(xù)運行，直到機器停止正常工作。

3.3 存儲器

用于數(shù)據(jù)存儲操作系統(tǒng)應(yīng)用軟件的數(shù)據(jù)存儲器通常被稱作存儲系統(tǒng)應(yīng)用程序中的存儲器。用于實時存儲一個應(yīng)用程序軟件的數(shù)據(jù)存儲器通常被稱作一個用戶程序中的存儲器。

3.4 I/O口

光纖的耦合控制電路與驅(qū)動微機的控制輸入端和接口輸出電路共同工作組成了系統(tǒng)控制輸入端的接口輸出電路,輸入端的接口輸出電路一種可能的理解形式為plc這是與現(xiàn)場電路控制的輸入接口的一個輸入輸出管道。

3.5 自動控制系統(tǒng)功能模塊:

主要包括計數(shù)器自動控制功能模塊和定時器自動控制功能模塊。

3.6 通信模塊

4 PLC的工作原理

當plc分別投入日常工作處理狀態(tài)后,工作處理過程通?？梢苑譃槿齻€工作過程,采樣程序輸入輸出數(shù)據(jù)、執(zhí)行采樣用戶程序以及自動刷新采樣輸出數(shù)據(jù)狀態(tài)，三個工作過程直接構(gòu)成一個可編程的微邏輯電路器件的日常工作處理流程。在工作中的一個主要掃描工作周期內(nèi)的它需要同時完成這三個掃描工作。在整個系統(tǒng)運行期間,可以把它看作一個可編程的有邏輯的微控制器的cpu不間斷地，循環(huán)往復的依次執(zhí)行這三個操作過程。

4.1 輸入采樣階段

在進行輸入數(shù)據(jù)采樣工作過程中，plc以信號掃描器的方式和有順序地分別讀取所有各自的輸入采樣接口的工作狀態(tài)和接受的各種輸入數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù),并將其存儲到一個i/o映象存儲單元內(nèi)。完成一個輸入兩位采樣的計算工作后，plc則開始進行另外兩位計算工作量的過程。在另外兩個點的工作處理過程中，即使接口輸入數(shù)據(jù)接口映象電路單元中的數(shù)據(jù)對應(yīng)接口輸入數(shù)據(jù)狀態(tài)和對應(yīng)數(shù)據(jù)位置有所重大改變，i/o接口映象存儲單元內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)也不能被重新改寫。

4.2 用戶程序執(zhí)行階段

在每個用戶程序自動執(zhí)行開始階段,可編程隨機邏輯的微控制器總是按程序由上而下的運動順序依次地自動掃描每個用戶程序(梯形圖)。在系統(tǒng)需要手動掃描每一條梯形圖時,又總是先手動掃描梯形圖左邊的由各種觸點進行組合后所構(gòu)成的系統(tǒng)控制功能線路,并按照先左后右、先上后下的移動方向排列順序分別對各種觸點進行組合后所構(gòu)成的系統(tǒng)控制功能線路線圈進行邏輯運算，當邏輯運算全部完成后，該功能控制電路線圈在整個系統(tǒng)隨機數(shù)據(jù)存儲器中及其相應(yīng)的工作狀態(tài)及其行為將可能會被自動地進行刷新或被修正；或者i/o數(shù)據(jù)映象隨機存儲器模塊中的每個字符序列串及其對應(yīng)性被自動修改是因為而被自動重寫；或者可以決定系統(tǒng)是否因為需要同時執(zhí)行本梯形圖中所描述規(guī)定的具體系統(tǒng)功能控制指令。即在一個所有用戶程序正常開始執(zhí)行的掃描過程中，只有送出輸入點在這個i/o上的映像時間區(qū)內(nèi)的所有狀態(tài)和處理數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他的所有輸出輸入點和所有軟件處理設(shè)備在這個i/o上的映象時間區(qū)或系統(tǒng)操作管理系統(tǒng)的rramm的存儲時間區(qū)內(nèi)的所有狀態(tài)和處理數(shù)據(jù)都有概率可能會發(fā)生變化，而且只有一個排在上面的梯形圖，其邏輯程序正常開始執(zhí)行的掃描結(jié)果就一定會對所有排在下面的凡是能夠使用到這些程序線圈或處理數(shù)據(jù)的梯形圖起作用;相反，排在下面的圖就是梯形圖，其被自動刷新的一個邏輯程序線圈的所有狀態(tài)或處理數(shù)據(jù)通常只能持續(xù)達到下一次程序掃描的一個周期，它們就這樣可以對應(yīng)于排在其上面的所有編譯器和程序正常產(chǎn)生掃描效果。

4.3 輸出刷新階段

當一個手機用戶已經(jīng)成功執(zhí)行好了一個程序之后，plc就已經(jīng)有很多機會從一個一次輸入切換到一次刷新的一個過程。在這一操作步驟的完成過程中，plc先在會i/o映像的一個存儲器分區(qū)上按照相應(yīng)的工作狀態(tài)和鎖存數(shù)據(jù)設(shè)置來順序改變一個輸入輸出鎖存器在電路上的工作狀態(tài)，然后由一個輸出鎖存電路上的驅(qū)動按照鎖存器的工作狀態(tài)設(shè)置來順序驅(qū)動外圍的一些鎖存設(shè)備。